Instalacja fotowoltaiczna typu on-grid, znana również jako sieciowa, jest rozwiązaniem często wybieranym w sektorze budownictwa, pozwalającym na generowanie energii elektrycznej ze słońca i współpracę z lokalną siecią elektroenergetyczną. Proces ten można zrozumieć poprzez kilka kluczowych etapów:
Produkcja energii: Moduły fotowoltaiczne przekształcają promieniowanie słoneczne w prąd stały (DC). Ilość wygenerowanej energii zależy od mocy systemu, wielkości instalacji i lokalizacji. Przykładowo, średnia moc instalacji dla domu jednorodzinnego w Polsce wynosi około 5 kW, co przekłada się na roczną produkcję energii rzędu 5000 kWh.
Przekształcenie energii: Prąd stały przesyłany jest do falownika (inwertera), który przekształca go w prąd zmienny (AC), dostosowany do parametrów sieci elektroenergetycznej. W przypadku instalacji domowych wykorzystywane są najczęściej falowniki jedno- lub trójfazowe, w zależności od mocy instalacji i potrzeb domowników.
Integracja z siecią: Energia elektryczna trafia najpierw do instalacji elektrycznej budynku, gdzie jest wykorzystywana do zasilania urządzeń. Nadwyżki energii, których gospodarstwo domowe nie jest w stanie zużyć w danym momencie, są przesyłane do lokalnej sieci elektroenergetycznej. Przykładem jest tu mechanizm net-meteringu lub net-billingu, w którym nadwyżki energii są „magazynowane” w sieci. W Polsce do końca marca 2022 roku obowiązywał system net-meteringu, który umożliwiał odzyskanie aż 80% oddanej do sieci energii.
Rozliczenie: Dwukierunkowy licznik energii monitoruje ilość energii pobranej z sieci i oddanej do niej. Na podstawie różnicy między energią zużytą a wyprodukowaną rozliczana jest wartość rachunku. System net-billingu, obowiązujący od kwietnia 2022 roku, polega na sprzedaży nadwyżek energii po cenach rynkowych, co może skutkować mniej korzystnym rozliczeniem dla prosumentów.
Zabezpieczenia: Instalacja fotowoltaiczna on-grid musi być wyposażona w odpowiednie zabezpieczenia elektryczne, takie jak ochronniki przepięciowe i zabezpieczenia nadprądowe. Właściwe zabezpieczenia chronią zarówno instalację, jak i użytkowników przed potencjalnymi awariami i przepięciami.
Podsumowując, instalacja fotowoltaiczna on-grid jest efektywnym rozwiązaniem dla budynków mieszkalnych oraz komercyjnych, integrującym produkcję energii z paneli PV z dostępną siecią elektroenergetyczną. Dzięki mechanizmowi net-meteringu i net-billingu użytkownicy mogą efektywnie zarządzać nadwyżkami energii, co korzystnie wpływa na obniżenie kosztów związanych z poborem energii z sieci oraz wspiera ekologiczne on grid budownictwo.
Czym różni się instalacja on-grid od off-grid?
Kiedy zastanawiasz się nad instalacją fotowoltaiczną, jednym z kluczowych wyborów jest decyzja między systemem on-grid a off-grid. Na początek, system on-grid, znany również jako sieciowy, jest podłączony do sieci elektroenergetycznej. Energia wyprodukowana przez panele PV jest najpierw zużywana przez dom, a nadwyżki są przesyłane do sieci. W Polsce, zgodnie z ustawą OZE, nadmiar energii można rozliczać poprzez net-metering lub net-billing. System taki nie wymaga magazynowania energii, co znacznie obniża koszty instalacyjne – około 4 000 PLN za 1 kWp mocy zainstalowanej.
Z kolei system off-grid to całkowicie niezależne rozwiązanie, które nie jest podłączone do sieci elektroenergetycznej. Energia wyprodukowana przez panele PV jest magazynowana w akumulatorach, co pozwala na jej wykorzystanie w momentach, gdy produkcja energii jest niska (np. w nocy). W przypadku systemów off-grid, koszty instalacyjne są wyższe ze względu na konieczność zakupu i utrzymania akumulatorów. Dla przykładu, koszt akumulatorowego magazynu energii o pojemności 5 kW to około 16 000 PLN.
Różnice między systemami on-grid a off-grid obejmują również ich zastosowanie. Systemy on-grid są idealne dla obiektów znajdujących się blisko sieci elektroenergetycznej i dla inwestorów szukających sposobów na obniżenie rachunków za prąd. Natomiast systemy off-grid stają się niezastąpione tam, gdzie sieć elektroenergetyczna nie jest dostępna, jak na terenach wiejskich czy w domach letniskowych.
Podsumowując, wybór między instalacją on-grid a off-grid zależy od Twoich indywidualnych potrzeb i warunków. Dla większości gospodarstw domowych w Polsce bardziej opłacalnym rozwiązaniem jest system on-grid, który oferuje korzystne warunki finansowe i prostszą instalację. Jednak dla osób poszukujących pełnej niezależności energetycznej, system off-grid może być bardziej odpowiedni, mimo wyższych kosztów inwestycyjnych.
Wybór instalacji on-grid dla domów jednorodzinnych oraz obiektów przemysłowych
Decydując się na instalację sieciową typu on-grid w domach jednorodzinnych oraz obiektach przemysłowych, kluczowym czynnikiem jest optymalizacja kosztów inwestycji oraz późniejszego użytkowania. Instalacje on-grid są bezpośrednio połączone z siecią elektroenergetyczną, co umożliwia przesył nadwyżek wyprodukowanej energii. W polskim kontekście prawo OZE oraz zasady net-meteringu, które do 31 marca 2022 roku pozwalały na odzyskanie 80% oddanej energii (dla instalacji o mocy do 10 kW i 70% dla większych), były głównym motywatorem dla inwestorów.
Korzyści i koszty:
Koszt instalacji fotowoltaicznej (PV) on-grid o mocy 5 kWp wynosi średnio około 20 tysięcy złotych, co w kontekście rocznego obniżenia rachunków za energię o 60-70% okresu zwrotu oznacza około 7-8 lat.
Instalacje przemysłowe są z reguły bardziej rozbudowane, sięgają mocy 50 kW i więcej, co generuje koszty rzędu 200 tysięcy złotych, jednak obniżenie rachunków sięga nawet 40% rocznie, zwracając się po około 5 latach.
Aspekty techniczne:
Inwestycja w instalację on-grid wymaga precyzyjnych prac dekarskich oraz elektrycznych, zwłaszcza podłączenia paneli PV do falownika oraz zabezpieczeń przed przepięciami.
Dla przemysłowych instalacji zaleca się profesjonalne projektowanie w celu optymalizacji wydajności oraz uniknięcia problemów napięcia w sieci elektroenergetycznej.
Magazynowanie energii:
Pomimo że instalacje on-grid nie wymagają magazynów energii, wprowadzenie net-billingu od kwietnia 2022 roku skłania inwestorów do rozważenia akumulatorów, aby zwiększyć autokonsumpcję i zminimalizować sprzedaż energii po niższych taryfach rynkowych.
Popularne akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP) charakteryzują się większą żywotnością, ale koszty są wysokie – średnio 4-6 tysięcy złotych za 1 kWh pojemności.
Wyzwania i perspektywy:
Wysokie napięcie w sieci EE w okresach dużego nasłonecznienia może powodować wyłączenia falowników, co szczególnie dotyczy obszarów z dużym zagęszczeniem mikroinstalacji PV.
W kontekście dynamicznie rosnących cen energii i potencjalnych zmian przepisów UE, inwestowanie w instalacje hybrydowe z EMS może okazać się szczególnie korzystne dla przyszłych prosumentów.
Wybór instalacji on-grid jest więc opcją doskonale wpisującą się w potrzeby zarówno domów jednorodzinnych, jak i obiektów przemysłowych, zwłaszcza przy korzystnych warunkach finansowych i regulacyjnych. Warto jednak dokładnie rozważyć wszystkie aspekty techniczne, finansowe oraz przyszłe zmiany prawne związane z OZE, aby maksymalnie wykorzystać potencjał inwestycji.
Sposoby rozliczania energii w instalacjach on-grid
W on-grid budownictwie, sposobów rozliczania energii elektrycznej wyprodukowanej przez instalacje fotowoltaiczne jest kilka, ale najpopularniejsze są net-metering i net-billing.
Net-metering: Do końca marca 2022 r. w Polsce prosumenci (czyli osoby produkujące energię z OZE na własne potrzeby) mogli korzystać z tej formy rozliczenia. Zasada jest prosta: nadwyżki wyprodukowanej energii są przesyłane do sieci elektrycznej, a inwestor może później odebrać określony procent tej energii. W przypadku mikroinstalacji o mocy do 10 kW bilansowanie wynosi 80%, a dla instalacji o mocy powyżej 10 kW – 70%. Dla przykładu, jeśli instalacja wyprodukowała 5000 kWh energii, z której 3000 kWh zostało zużyte bezpośrednio, pozostałe 2000 kWh energetycznych nadwyżek trafi do sieci, z czego inwestor może odzyskać 1600 kWh (80%) lub 1400 kWh (70%). Net-metering pozwala na znaczące ograniczenie kosztów zakupu energii elektrycznej z sieci.
Net-billing: Od 1 kwietnia 2022 r. wprowadzono nowy system rozliczeń – net-billing. W tej formie nadwyżki wyprodukowanej energii są sprzedawane do sieci po średniej cenie rynkowej z poprzedniego miesiąca. Dotychczasowe przepisy są korzystniejsze, dlatego nowy system spotkał się z mieszanymi opiniami wśród inwestorów. W przypadku net-billingu prosument kupuje energię z sieci po standardowych cenach detalicznych, wliczając w to opłaty dystrybucyjne, co powoduje, że opłacalność jest niższa. Na przykład, jeżeli cena zakupu energii netto wynosi 0,65 zł/kWh, a sprzedaży 0,29 zł/kWh, odzysk energetycznych nadwyżek jest mniej korzystny.
Zmiana sposobu rozliczeń z net-meteringu na net-billing w Polsce ma na celu lepszą integrację z europejskim rynkiem energii oraz poprawę stabilności sieci elektroenergetycznej. Nowy system może również wpłynąć na zmianę podejścia inwestorów do instalacji PV, zwiększając zainteresowanie instalacjami hybrydowymi i magazynowaniem energii akumulatorowej.
Pomimo zmian, on-grid budownictwo nadal pozostaje atrakcyjnym rozwiązaniem dla osób chcących obniżyć rachunki za energię elektryczną i przyczynić się do ochrony środowiska. Warto jednak dokładnie przeanalizować dostępne opcje rozliczeń i dostosować wybór instalacji do indywidualnych potrzeb i warunków lokalnych.
Net-billing w instalacjach on-grid – zasady i korzyści
Net-billing w instalacjach on-grid to nowoczesny sposób rozliczania energii elektrycznej, który zyskał popularność w 2022 roku w wyniku zmian w ustawodawstwie dotyczącym OZE. W tym systemie, nadwyżki wyprodukowanej przez instalację PV energii, zamiast być magazynowane w sieci elektroenergetycznej jak w przypadku net-meteringu, są sprzedawane operatorowi po średniej cenie rynkowej netto z ostatniego miesiąca. Odbiorca zaś kupuje energię po regularnej cenie brutto.
Korzyści systemu net-billing:
Przejrzystość rozliczeń: Klarowne i przewidywalne zasady finansowe, które ułatwiają inwestorom planowanie budżetu.
Zoptymalizowane magazynowanie energii: Skłania do rozważenia instalacji akumulatorów, co zwiększa autokonsumpcję i minimalizuje stratę energii w okresach niskiego zapotrzebowania.
Wsparcie dla zielonej energii: Promuje szersze wykorzystanie OZE, przyczyniając się do redukcji emisji CO2.
Zasady działania:
Sprzedaż nadwyżek: Gdy instalacja PV produkuje więcej energii niż zużywa dom, nadwyżka jest sprzedawana do sieci po średniej cenie rynkowej netto.
Zakup energii: W okresach, gdy produkcja energii jest niewystarczająca, np. zimą czy w nocy, właściciel PV kupuje energię z sieci po standardowej cenie brutto, ponosząc również wszystkie opłaty dystrybucyjne.
Inteligentne liczniki: System działa w oparciu o liczniki dwukierunkowe, które dokładnie mierzą ilość energii wprowadzonej i pobranej z sieci.
Przykład obliczeń: Jeśli instalacja PV wyprodukuje miesięcznie 500 kWh nadwyżki energii, a średnia cena rynkowa wynosi 0,25 PLN/kWh, to przychód z tej nadwyżki wyniesie 125 PLN. Jeśli później właściciel PV zużyje 200 kWh energii z sieci po cenie 0,60 PLN/kWh, to koszt wyniesie 120 PLN. Ostateczny bilans to 5 PLN zysku.
Wprowadzenie net-billingu jest odpowiedzią na rosnące wyzwania związane z dynamicznymi cenami energii i koniecznością opłacalności energetycznej instalacji on-grid w budownictwie. System ten zachęca do optymalizacji zużycia energii poprzez wprowadzenie akumulatorów, co w dłuższej perspektywie może prowadzić do wzrostu niezależności energetycznej gospodarstw domowych.
Rola magazynów energii w instalacjach fotowoltaicznych on-grid
Instalacje fotowoltaiczne typu on-grid, które są podłączone do sieci elektroenergetycznej (sieć EE), stają się coraz bardziej popularne w Polsce. Kluczową rolę w takich systemach zaczynają odgrywać magazyny energii, które pozwalają na efektywne zarządzanie wytwarzaną i zużywaną energią. W sytuacji, gdy dynamiczne ceny energii oraz zmiany w systemie rozliczeń (net-metering do net-billing) wpływają na zwrot z inwestycji, magazyny stają się niezbędnym elementem optymalizującym działanie instalacji fotowoltaicznej.
1. Stabilizacja zasilania
Magazyny energii w instalacjach fotowoltaicznych on-grid pozwalają na stabilizację zasilania. W momentach, gdy produkcja energii z paneli PV przekracza bieżące zapotrzebowanie, nadwyżki mogą być przechowywane w akumulatorach. To pozwala uniknąć wypychania nadmiaru energii do sieci EE, co może prowadzić do przeciążeń i awaryjnych wyłączeń falowników.
2. Zmniejszenie kosztów
Dynamiczne ceny energii powodują, że moment sprzedaży i zakupu energii staje się kluczowy. Magazyny energii pozwalają na przechowywanie energii wyprodukowanej w czasie, gdy jest tania, i jej wykorzystanie w okresach, gdy ceny zakupu energii są wysokie. Przykładowo, ceny zakupu energii z sieci mogą wynosić nawet o 70% więcej w godzinach szczytu. Dzięki akumulatorom domowy system prosumencki może zaoszczędzić znaczną kwotę na rachunkach za prąd.
3. Autonomia energetyczna
Magazynowanie energii w instalacjach on-grid budynków mieszkalnych umożliwia osiągnięcie pewnego stopnia autonomii. W przypadku blackoutów czy awarii sieci EE, akumulatory mogą zasilać domowe urządzenia, zapewniając ciągłość zasilania. Przykład instalacji hybrydowej z możliwością pracy wyspowej (off-grid) w okresach braku zasilania z sieci pokazuje, jak kluczową rolę odgrywają akumulatory w zapewnieniu niezależności energetycznej.
4. Regulacje i przepisy
Nowe regulacje prawne (obowiązujące od kwietnia 2022 r.) zmieniają zasady rozliczeń energii wyprodukowanej i wprowadzonej do sieci. Net-billing wymusza sprzedaż nadwyżek na zasadach rynkowych, co może być mniej korzystne dla inwestorów. Magazyny energii pozwalają na przechowywanie wyprodukowanej energii i jej autokonsumpcję, omijając konieczność sprzedaży po niekorzystnych cenach.
5. Przyszłość taryf dynamicznych
W perspektywie wprowadzenia taryf dynamicznych, gdzie ceny energii zależą od bieżącej podaży i popytu, rola magazynów stanie się jeszcze bardziej znacząca. System EMS (Energy Management System) sterujący magazynami może inteligentnie zarządzać ładowaniem i rozładowywaniem akumulatorów w zależności od prognozowanych cen energii, maksymalizując zyski z instalacji PV.
W związku z rosnącą liczbą mikroinstalacji oraz zmianami regulacyjnymi, inwestorzy powinni rozważyć integrację magazynów energii w swoich projektach fotowoltaicznych. Magazynowanie energii nie tylko poprawia efektywność instalacji, ale także zapewnia większą odporność na wahania cen i stabilność zasilania, co jest kluczowe w nowoczesnym on-grid budownictwie.
Rozwój mikroinstalacji fotowoltaicznych on-grid w Polsce
W ostatnich latach w Polsce nastąpił dynamiczny rozwój mikroinstalacji fotowoltaicznych typu on-grid, co znajduje swoje odbicie zarówno w liczbach, jak i w ustawodawstwie. Od 2013 roku, kiedy to rozpoczęły się masowe inwestycje w panele fotowoltaiczne on-grid, zauważalny jest znaczący wzrost liczby instalacji, szczególnie na prywatnych domach. Na koniec 2021 roku moc zainstalowana w fotowoltaice w Polsce wynosiła ponad 7 GW, z czego około 70% pochodziło z instalacji na budynkach prywatnych.
Nowa ustawa o odnawialnych źródłach energii (OZE), wprowadzona w Polsce w kwietniu 2022 roku, wprowadziła system net-billingu, zastępując dotychczasowy model net-meteringu. Według nowych przepisów, nadwyżki energii wyprodukowane przez mikroinstalacje fotowoltaiczne trafiają do sieci i są tam magazynowane, a następnie sprzedawane po średniej cenie rynkowej z poprzedniego miesiąca. Taki system jest mniej korzystny dla prosumentów w porównaniu do poprzedniego, w którym 80% nadwyżki mogło być rekompensowane w ciągu roku. Niemniej jednak, obecna sytuacja zmusza potencjalnych inwestorów do rozważenia akumulatorowego magazynowania energii, aby móc zminimalizować koszty zakupu energii elektrycznej.
Popularność systemów on-grid wynika również z prostoty ich instalacji oraz z możliwości zbilansowania energii w ramach jednego licznika dwukierunkowego. Instalacje fotowoltaiczne on-grid są często wykorzystywane w domach jednorodzinnych, budynkach przemysłowych oraz gospodarstwach rolnych, gdzie istnieje zapotrzebowanie na energię elektryczną, a nadwyżki mogą być magazynowane w sieci elektroenergetycznej.
Przewidywany jest dalszy rozwój rynku fotowoltaiki w Polsce, jednak z wyzwaniem jakim jest aktualizacja infrastruktury sieci elektroenergetycznej. Napięcia w sieci, szczególnie na terenach z dużą ilością instalacji fotowoltaicznych, mogą wzrastać powyżej bezpiecznego poziomu, co prowadzi do awaryjnego wyłączania falowników. Tego typu problemy wymagają modernizacji sieci elektroenergetycznych, w tym wzmacniania przekrojów kabli oraz wymiany transformatorów na modele o większej mocy.
Rozważając instalację fotowoltaiczną typu on-grid, warto zwrócić uwagę na nowe możliwości związane z dynamicznymi taryfami energii oraz implementacją systemów zarządzania energią (EMS). Monitorowanie i optymalizacja zużycia energii może przyczynić się do wyższej efektywności energetycznej oraz bardziej korzystnych rozliczeń.
Wpływ dynamicznych cen energii na instalacje on-grid
Dynamiczne ceny energii elektrycznej, które zmieniają się w ciągu dnia w zależności od popytu i podaży, mają bezpośredni wpływ na rentowność instalacji on-grid w budownictwie. W kontekście dynamicznych cen energii, systemy on-grid mogą stanowić zarówno wyzwanie, jak i szansę. Z jednej strony, ceny energii na giełdzie mogą być bardzo niskie w momencie największej produkcji energii przez panele fotowoltaiczne, co oznacza mniejsze przychody ze sprzedaży nadwyżek energii do sieci. Z drugiej strony, ceny mogą drastycznie wzrosnąć w okresach szczytowego zapotrzebowania, zwłaszcza wieczorem, kiedy produkcja z instalacji PV znacząco spada.
Kluczowe znaczenie dla opłacalności takich systemów ma:
Timing produkcji: Maksymalizacja autokonsumpcji energii w momencie jej produkcji, aby uniknąć konieczności sprzedaży energii po niższych cenach i zakupu jej po wyższych.
Magazynowanie energii: Inwestowanie w magazyny energii, takie jak akumulatory LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe), które pozwalają na przechowywanie nadwyżki energii i jej wykorzystanie w czasie, gdy ceny energii są najwyższe.
Optymalizacja wykorzystania energii: Wykorzystanie systemów EMS (zarządzania energią), które automatycznie zarządzają produkcją, magazynowaniem i zużyciem energii w najbardziej efektywny sposób.
Wprowadzenie nowych przepisów dotyczących dynamicznych cen energii oraz zmiana modelu rozliczeń energii na net-billing wymuszają na inwestorach zmianę podejścia. Net-billing polega na rozliczaniu nadwyżek energii za pomocą bieżących cen rynkowych, co sprawia, że inwestorzy muszą być bardziej świadomi chwilowych cen energii na rynku. Warto zaznaczyć, że historyczne dane z Towarowej Giełdy Energii wskazują na wyraźne wahania cen energii w ujęciu dobowym, z wyższymi cenami wieczorem i niższymi w ciągu dnia.
Przykładowo, w okresie letnim, gdy produkcja z instalacji PV jest największa, ceny energii mogą spaść do 200 zł/MWh w ciągu dnia, a wieczorem wzrosnąć do nawet 400 zł/MWh. Dla inwestora posiadającego instalację on-grid o mocy 10 kW, produkującego średnio 38 kWh dziennie, różnica ta może przełożyć się na znaczne koszty lub oszczędności w zależności od zarządzania energią.
Strategiczne decyzje, które inwestorzy mogą podjąć, obejmują:
Rozbudowę instalacji o magazyny energii: Koszt zakupu i instalacji magazynu może zwrócić się w ciągu kilku lat dzięki oszczędnościom na zakupie energii w godzinach szczytu.
Instalację systemów EMS: Optymalizując zużycie i magazynowanie energii, systemy EMS mogą zwiększyć efektywność i rentowność całej instalacji.
Zastosowanie taryf dynamicznych: Możliwość zakupu energii po niższych cenach w nocy i sprzedaży w okresach szczytowego zapotrzebowania.
Podsumowując, dynamiczne ceny energii zmuszają inwestorów w on grid budownictwo do bardziej zaawansowanego zarządzania energią. Wykorzystanie akumulatorowych magazynów energii, systemów EMS oraz świadome zarządzanie timingiem produkcji mogą znacząco wpłynąć na rentowność inwestycji. Ostatecznie, choć zmiany w strukturze cen i rozliczeń mogą wydawać się wyzwaniem, odpowiednia optymalizacja i inwestycje w nowoczesne technologie mogą przynieść wymierne korzyści.
